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Bionic jumping dynamics of the musculoskeletal leg mechanism for quadruped robots

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High Technology Letters 2016年第2期22卷 120-127页

作者：雷静桃 Wu Jiandong School of Mechatronic Engineering and Automation Shanghai University

As the pneumatic artificial muscle(PAM) has flexibility properties similar to biological muscle which is widely used in robotics as one kind of actuators,the bionic mechanism driven by PAMs becomes a hot spot in robotics.In this paper,a kind of musculoskeletal leg mechanism driven by PAMs is presented,which has three joints driven by four PAMs.The jumping movement is divided into three phases.The forward and inverse kinematics of the leg mechanism in different jumping phases is derived.Considering the ground reaction force between feet and environment,the dynamic in different jumping phases is analyzed by Lagrange method,then the relationship between PAM driving force and the joints angular displacement,angular velocity,angular acceleration during one jumping cycle is obtained,which will lay a foundation for the jumping experiment of the musculoskeletal leg mechanism.

关键词：四足步行机器人气动人工肌肉仿生机理跳跃机制骨骼动力学腿部

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超声影响血小板生物活性的研究

生物医学工程学杂志 2021年第4期38卷 709-715页

作者：刘桃桃杨芳江苏省生物材料与器件重点实验室生物电子学国家重点实验室东南大学生物科学与医学工程学院南京210096

血小板是无核的血液效应细胞,在凝血、止血和血栓形成等方面发挥了重要的作用,但血小板极易受外源性刺激而活化,进而损害血小板天然的生物活性,影响其生物学功能,因此血小板生物活性成为血管类疾病领域研究的热点之一。本文研究了超声参... 详细信息

血小板是无核的血液效应细胞,在凝血、止血和血栓形成等方面发挥了重要的作用,但血小板极易受外源性刺激而活化,进而损害血小板天然的生物活性,影响其生物学功能,因此血小板生物活性成为血管类疾病领域研究的热点之一。本文研究了超声参数(超声声强和作用时间)对血小板生物活性的影响,探究了超声能量对血小板的形貌、聚集能力、微粒释放[P选择素(CD62P)的表达量和微粒个数]等方面的作用。结果表明,在超声频率为1 MHz、作用60 s时间条件下,当声强为0.25 W/cm^(2)时,血小板的形貌、聚集能力以及微粒释放均未被影响;当超声声强大于0.25 W/cm^(2)时,除血小板的聚集能力被影响外,血小板伪足的产生、形态的改变以及微粒释放的增加等效应亦被发现,且这些效应随着超声声强的进一步增加而加剧。在超声频率为1 MHz、声强为0.25 W/cm^(2)条件下,60 s的超声时间对血小板的生物活性不会产生影响;但当超声时间大于60 s时,血小板的形貌、聚集能力及微粒的释放会被影响,血小板的α颗粒分泌CD62P和总蛋白成分不会被影响。因此,超声参数为1 MHz、0.25 W/cm^(2)、60 s时,超声能量对血小板的生物活性没有影响。该研究结果对超声能量参与介导血小板相关疾病的治疗具有重要的意义。

关键词：血小板超声血小板成分生物活性聚集

Study on the musculoskeletal body for quadruped robots with spinning gait

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High Technology Letters 2015年第3期21卷 245-252页

作者：雷静桃 Yu Huangying School of Mechatronic Engineering and Automation Shanghai University

The walking creatures' athletic ability is related to their body' s musculoskeletal system.A kind of musculoskeletal body for quadruped robots is developed,which will be used to assist the leg mechanism to achieve spinning gait in order to improve the robot mobility in unstructured environment.A bionic-flexible-spine model driven by pneumatic artificial muscles(PAMs) is proposed.Because the body has the flexible property,the robot can achieve spinning gait quickly,which is similar to walking creatures by coordinated movement between body bending and legs side-swing.The kinematics of the bending of the musculoskeletal body and side-swing of leg mechanism of quadruped robot for spinning gait are studied.According to the stability analysis of spinning gait,the relationship between body bending angle and leg swing angle can be determined.The PID controller is designed to conduct the bending experiment,and the bending characteristic of the musculoskeletal body is studied.Experimental results show that the biggest bending angle of the musculoskeletal body can reach 30°.

关键词：四足步行机器人骨骼系统步态纺丝气动人工肌肉弯曲角度非结构化环境设计方法

推动先进机器人技术创新发展——访谈上海大学机电工程与自动化学院特种机器人研究中心雷静桃教授

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电子机械工程 2022年第4期38卷 1-3页

作者：雷静桃上海大学机电工程与自动化学院上海大学机器人工程专业教研室上海大学机电工程与自动化学院特种机器人研究中心

随着机器人技术的快速发展,机器人在智能制造、特种服务、家用服务等方面得到广泛应用。其研发、制造和应用体现一个国家科技创新和高端制造业水平,世界各国将机器人产业列为战略性新兴产业并予以大力支持。在此背景下,《电子机械工程... 详细信息

随着机器人技术的快速发展,机器人在智能制造、特种服务、家用服务等方面得到广泛应用。其研发、制造和应用体现一个国家科技创新和高端制造业水平,世界各国将机器人产业列为战略性新兴产业并予以大力支持。在此背景下,《电子机械工程》编辑部对上海大学机电工程与自动化学院特种机器人研究中心主任雷静桃教授进行了专访。

关键词：特种机器人电子机械机器人技术机器人产业国家科技创新上海大学机电工程战略性新兴产业

亚硒酸钠对三氧化二砷抗急性早幼粒细胞白血病疗效的影响及机制研究

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亚硒酸钠对三氧化二砷抗急性早幼粒细胞白血病疗效的影响及机制研...

作者：李桃桃吉林大学

学位级别：硕士

研究背景:急性早幼粒细胞白血病(Acute promyelocytic leukemia,APL)是急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)的一种特殊亚型,占 AML 的 1 5%-20%左右,是迄今为止唯一能真正治愈的AML。目前,对于APL的规范化治疗主要包括积极的支... 详细信息

研究背景:急性早幼粒细胞白血病(Acute promyelocytic leukemia,APL)是急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)的一种特殊亚型,占 AML 的 1 5%-20%左右,是迄今为止唯一能真正治愈的AML。目前,对于APL的规范化治疗主要包括积极的支持对症、诱导分化和促凋亡的治疗,其中三氧化二砷(Arsenic trioxide,ATO)和全反式维甲酸(All trans retinoicacid,ATRA)已成为 APL 患者一线治疗的基石性药物。ATO在初诊及复发APL中疗效卓越,在各阶段疗程中均占有非常重要的地位,但ATO本身也存在耐药,尤其是本身的毒性反应的问题。本研究组前期工作表明急性早幼粒细胞白血病患者存在血清硒水平的明显降低,且随着亚砷酸的应用后进一步降低,在达到完全缓解后也是低于正常水平,提示微量元素硒缺乏在APL患者中是需要引起关注的。现有的研究表明,硒及硒化合物在抗肿瘤治疗中可起到抗肿瘤及器官保护的双重作用,在APL中的作用与浓度相关,高浓度时可起到促进凋亡的作用,低浓度时,与砷剂同时使用可起到拮抗作用,而亚硒酸钠对正常组织具有剂量依赖性的毒性,本研究试图探讨亚硒酸钠的预处理后ATO抗APL的疗效是否受到影响,以求为硒缺乏的APL患者在抗APL治疗间歇期进行硒的补充提供理论参考价值。研究目的:本研究旨在探索亚硒酸钠的预处理对ATO抗APL疗效的影响,并探索其潜在的机制,为后续的体内研究及APL临床治疗中硒的补充提供新的治疗思路与策略。研究方法:1、CCK-8检测亚硒酸钠预处理后序贯ATO对NB4细胞增殖的影响:将NB4细胞分别用0.1μM、0.5μM、1.0μM、2.0μM、4.0μM、10.0μM亚硒酸钠预处理48h后序贯给予7.5μM ATO培养24h,利用CCK-8检测不同亚硒酸钠浓度预处理后,序贯ATO对NB4细胞增殖的影响。将NB4细胞用0.5μM亚硒酸钠分别预处理24h、48h、72h后序贯给予7.5μM ATO培养24h,利用CCK-8检测不同亚硒酸钠预处理时间后,序贯ATO对NB4细胞增殖的影响。2、流式检测亚硒酸钠预处理后序贯ATO诱导NB4细胞死亡:将NB4细胞用0.5 μM亚硒酸钠分别预处理72h后序贯给予7.5μM ATO培养24h,同时设立NB4空白对照组(NB4)、单用0.5μM亚硒酸钠处理72h组(72h 0.5μM Se)、单用7.5μM ATO处理24h组(24h 7.5μM As),用PBS洗涤细胞一次,并进行细胞计数2X105/100μl,利用Annexin V APC/7-AAD检测亚硒酸钠预处理后序贯ATO诱导NB4细胞死亡。3、Western-Blot检测亚硒酸钠预处理后序贯ATO对NB4细胞外源性凋亡相关蛋白的表达量:将NB4细胞用0.5μM亚硒酸钠预处理72h,序贯给予7.5μM ATO培养24h,同时设立NB4空白对照组(NB4)、单用0.5μM亚硒酸钠处理72h 组(72h 0.5μM Se)、单用 7.5μM ATO 处理 24h 组(24h 7.5μM As),收集NB4细胞,提取细胞的蛋白,利用WB检测Fas、Caspase 3、Cleaved-Caspase 3、Caspase 8、Cleaved-Caspase 8 蛋白的表达水平。4、qPCR检测亚硒酸钠预处理后序贯ATO对NB4细胞中焦亡GSDME mRNA的表达:将NB4细胞用0.5μM亚硒酸钠预处理72h,序贯给予7.5μM ATO培养24h,同时设立NB4空白对照组(NB4)、单用0.5μM亚硒酸钠处理72h组(72h 0.5μM Se)、单用 7.5μMATO 处理 24h 组(24h 7.5μMAs),利用 qPCR 检测亚硒酸钠预处理后序贯ATO对NB4细胞焦亡相关mRNAGSDME的表达。结果:1、CCK-8 结果提示,0.1μM、0.5μM、1.0μM、2.0μM、4.0μM、10.0μ 亚硒酸钠预处理后序贯ATO治疗,不影响甚至加剧ATO对NB4细胞的细胞抑制作用,P<0.01,P<0.001,与对照组7.5μMAs组相比,具有统计学意义。0.5μM亚硒酸钠分别预处理24h、48h、72h后,序贯ATO治疗,结果提示以亚硒酸钠预处理时间依赖性方式加剧ATO对NB4细胞的抑制,P<0.001,与对照组7.5μMAs组相比,具有统计学意义。2、流式结果显示,亚硒酸钠预处理后序贯ATO增强对NB4细胞诱导凋亡,且亚硒酸钠诱导的晚期凋亡占总凋亡的较大比例,提示亚硒酸钠诱导NB4细胞死亡存在其他破膜死亡方式,包括焦亡、坏死、中晚期凋亡等,24h 7.5μMAs VS 72h 0.5μM Se+24h 7.5μMAs,*,P<0.05,***,P<0.001,具有统计学意义。3、Werstern-Blot结果显示,亚硒酸钠预处理后

关键词：亚硒酸钠三氧化二砷 Caspase3 凋亡焦亡

成人肾上腺脑白质营养不良的临床、遗传及血清神经丝轻链研究

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成人肾上腺脑白质营养不良的临床、遗传及血清神经丝轻链研究

作者：刘桃桃安徽理工大学

学位级别：硕士

目的:总结并分析成人肾上腺脑白质营养不良(adrenoleukodystrophy,ALD)患者的临床及遗传学特征,探讨血清神经丝轻链(neurofilament light chain,NFL)评估患者病情严重程度的能力。方法:回顾性分析2008年5月至2022年09月在上海市第六人... 详细信息

目的:总结并分析成人肾上腺脑白质营养不良(adrenoleukodystrophy,ALD)患者的临床及遗传学特征,探讨血清神经丝轻链(neurofilament light chain,NFL)评估患者病情严重程度的能力。方法:回顾性分析2008年5月至2022年09月在上海市第六人民医院就诊的,经基因检测确诊的成人ALD患者的临床、影像、生化及遗传学资料;比较分析不同基因突变类型的肾上腺脊髓神经病(adrenomyeloneuropathy,AMN)亚型患者临床特征的差异性,采用扩展残疾状况量表(Expanded Disability Status Scale,EDSS)对AMN患者的运动功能进行评分,分析EDSS评分与患者病程之间的相关性;使用Loes评分对患者的脑白质脱髓鞘严重程度进行评分,比较单纯型AMN组,AMN向脑型转换组及成人脑型ALD(adult cerebral ALD;ACALD)组患者血清极长链脂肪酸(Very Long-Chain Fatty Acids,VLCFA,VLCFA)水平的差异。对先证者进行全外显子组测序,总结分析中国成人ALD患者的遗传学特征。使用单分子阵列技术(single molecule array technology,Simoa)检测患者血清NFL浓度,并分析NFL水平与疾病分型、病程、生化异常、疾病严重程度之间的相关性。结果:共收集31例ALD患者,均为男性,AMN组23例,ACALD组8例。AMN组患者均以下肢异常起病,其中17例首发症状为下肢僵硬、无力,6例为下肢麻木、酸痛。患者的症状、体征与基因突变类型无关。患者的运动功能EDSS评分与病程呈正相关(r=0.57,P=0.006)。33.3%(7/21)的AMN患者在(7.67±4.46)年的病程中出现脑白质脱髓鞘。ACLAD组患者首发症状差异性大,最常表现为记忆力下降,认知功能障碍,患者病程进展差异性大。单纯型AMN、AMN转化为脑型及ACALD患者血清VLCFA水平差异无统计学意义(其中C26的H值为1.691,C24/C22及C26/C22的F值分别为1.906,0.603,P>0.05)。研究共发现22种ABCD1基因突变,来自4个不同家系的先证者均携带c.1415＿1416del(p.Q472Rfs83)变异。ALD患者血清NFL水平显著高于年龄匹配的对照组(Z=5.112,P<0.0001),且NFL水平与患者EDSS及脑白质病变Loes评分有正相关性(r值分别为0.581,0.662,P<0.05)。AMN组患者血清NFL水平显著低于ACALD组(Z=-3.693,P=0.0002)。血清NFL浓度是区分AMN及CALD的显著因子,AUC=0.967(95%置信区间为0.895-1.000,P<0.001),最佳截止点为46.95pg/m L,灵敏度、特异性及约登指数分别为:1.00,0.917和0.917。结论:成人ALD是一种临床高度异质性疾病,从缓慢进展的进行性双下肢痉挛到快速致死性脑白质脱髓鞘,患者表型与基因型和血清VLCFA水平无关。AMN有向脑型转换的风险,表型的转换与血清VLCFA水平无关,症状的发生率与ABCD1基因突变类型无关,患者的残疾程度与病程呈正相关。ACALD早期症状隐匿且多变,随着病情发展逐渐出现认知及精神的异常。c.1415＿1416del是国内外的热点突变。NFL作为一种非特异性的轴突损伤标志物,在ALD患者血清中显著升高,且与患者病情严重程度相关。血清NFL定量可作为一个非常有潜力的生物标志物用于监测病情进展。图8表10参154

关键词：肾上腺脑白质营养不良遗传性疾病运动障碍神经丝轻链蛋白生物标志物

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C-反应蛋白在溃疡性结肠炎中的作用研究

C-反应蛋白在溃疡性结肠炎中的作用研究

作者：许桃桃兰州大学

学位级别：硕士

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沙枣果实生物发酵利用技术研究

沙枣果实生物发酵利用技术研究

作者：颜桃桃南京林业大学

学位级别：硕士

本文基于沙枣果实成分,以沙枣果实的高价值化利用为目标,围绕微生物对葡萄糖和果糖的共发酵性能,以乙醇、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌为产物展开研究,为沙枣果实产品开发利用研究提供理论基础和技术支持。本文重点研究了不同发酵方式对乙醇... 详细信息

本文基于沙枣果实成分,以沙枣果实的高价值化利用为目标,围绕微生物对葡萄糖和果糖的共发酵性能,以乙醇、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌为产物展开研究,为沙枣果实产品开发利用研究提供理论基础和技术支持。本文重点研究了不同发酵方式对乙醇得率的影响,同时通过单因素实验以及响应面模型建立确定了酿酒酵母以及枯草芽孢杆菌培养的最佳工艺。本文主要研究结果如下:(1)乙醇发酵动力学研究。以沙枣果实作为原料,采用分批发酵、补料分批发酵、液态发酵三种不同发酵方式,进行乙醇发酵动力学研究。研究结果表明高固形物含量使发酵受到限制,果胶酶的加入能够有效提高乙醇得率,使用高浓度沙枣果实提取液发酵能够获得高效价乙醇,在发酵罐扩大实验中,乙醇得率高达90.6%。(2)酿酒酵母增殖技术研究。以沙枣果实代替粮食作物作为酿酒酵母发酵原料,使用Design Expert软件,基于Box-Behnken进行实验设计,建立了沙枣果实提取液生产酿酒酵母优化设计模型,分析了不同因素对细胞得率的影响规律,明确了以高得率酿酒酵母为目标的最适培养条件:在30℃,p H 3.91,转速为241 rpm,糖浓度15 g/L条件下酿酒酵母细胞得率为0.658 g/g,与模型拟合值接近。其中影响酿酒酵母细胞得率因素的强度顺序为:糖浓度>转速>p H。在最优条件下,以C/N 1:1进行发酵,10 g/L糖能够生成9.81 g/L酿酒酵母细胞。(3)枯草芽孢杆菌培养技术优化研究。基于沙枣果实成分分析,以富含葡萄糖与果糖的沙枣果实提取液为生产原料,基于单因素分析采用Box-Behnken实验设计方法,分析影响枯草芽孢杆菌得率主要因素,p H对细胞得率的影响是极为显著的。在最佳工艺条件下,40 g/L糖可获得21.1 g/L枯草芽孢杆菌细胞。

关键词：沙枣果实乙醇酿酒酵母枯草芽孢杆菌

仿生跳跃机器人气动串联弹性关节的位置/刚度控制

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中国机械工程 2021年第12期32卷 1486-1493页

作者：沈双雷静桃张悦文上海大学机电工程与自动化学院上海200444

设计了一种气动人工肌肉驱动的串联弹性关节,基于气动人工肌肉Chou模型,建立了串联弹性关节的动力学模型,推导出关节刚度,获得了关节刚度与肌肉内部气压、弹性体刚度的关系。设计反向传播(back propagation,BP)神经网络整定PID参数的BP-... 详细信息

设计了一种气动人工肌肉驱动的串联弹性关节,基于气动人工肌肉Chou模型,建立了串联弹性关节的动力学模型,推导出关节刚度,获得了关节刚度与肌肉内部气压、弹性体刚度的关系。设计反向传播(back propagation,BP)神经网络整定PID参数的BP-PID控制算法,开展了气动串联弹性关节的位置与刚度控制研究。仿真结果表明BP-PID控制优于PID控制,关节位置跟踪精度由0.58°变为0.10°,关节刚度跟踪精度从0.026 N·m/rad变为0.005 N·m/rad。实验结果表明关节位置跟踪平均误差由0.347°减小到0.117°,关节刚度跟踪平均误差从0.024 N·m/rad减小到0.019 N·m/rad。

关键词：仿生跳跃机器人串联弹性驱动器反向传播神经网络位置控制刚度控制